矿物的化学成分、晶体化学和形态.ppt

第二章 结晶学基础,晶体及其基本性质晶体的对称及晶体的分类晶体的理想形态晶体定向和晶面符号（自学）晶体的规则连生（自学）,第二节 晶体的对称及晶体的分类,对称的概念及晶体对称的特点对称操作和对称要素对称要素的组合及晶体的分类晶体的微观对称及空间群（自学）,3,第三章矿物通论,矿物及矿物学的概念矿物的化学成分矿物的晶体化学矿物的形态矿物的物理性质及化学性质矿物的成因和成因标志矿物的鉴定研究方法,4,矿物及矿物学的概念,矿物是地质作用形成的单质或化合物；它们具有一定的化学成分和内部结构，因而呈现出一定的形态、物理性质和化学性质；在一定的地质和物理化学条件下稳定；是组成岩石和矿石的基本单元。,5,矿物和矿物学的概念,人造矿物：也叫合成矿物，是在实验室条件下获得的某些成分和性质与矿物类似的物质。陨石、月岩来自其他天体，与矿物类似的物质分别为陨石矿物和月岩矿物，或统称为宇宙矿物。目前，已发现的矿物种数有3000多种，基本上都产自地壳中，但目前的研究已经扩大到地幔和宇宙中的其它天体。,6,矿物和矿物学的概念,花岗岩中的长石长期暴露在地表，可风化形成高岭石等。黄铁矿FeS2，在缺氧的还原条件下，可以保持稳定；如果暴露于地表，受到氧化作用，就被分解形成褐铁矿（Fe2O3.nH2O)。,7,矿物和矿物学的概念,花岗岩是由长石、石英、云母组成。石灰岩主要由方解石组成。铅锌矿石是由方铅矿和闪锌矿组成。,花岗岩,石灰岩,8,矿物和矿物学的概念,固态-石英、长石、石盐液态-水、自然汞气态-火山喷气中的二氧化碳、硫化氢多数气态、液态物质因其特殊的属性纳入其它学科的研究范围，如石油、天然气成为有机地球化学和有机化工等学科的研究内容。一般矿物学教科书只把由地质作用形成的晶质固体称为矿物。,9,矿物和矿物学的概念,在产出状态、成因和化学组成等方面与矿物相似，但不具有结晶构造的少数均匀固体，称为准矿物或似矿物，如A型蛋白石，SiO2.nH2O。,10,矿物和矿物学的概念,矿物学是地质学的一门分支学科。研究矿物的成分、结构、形态、性质、成因、产状、用途和它们的内在联系。研究矿物在时间和空间上的分布规律、形成和变化历史等。,11,第一节 矿物的化学成分,P60元素的离子类型矿物的化学成分及其可变性类质同象胶体矿物的成分矿物中的水矿物的化学式,12,一、元素的离子类型,分类依据：离子的最外层电子结构惰性气体型离子铜型离子过渡型离子,13,元素的离子类型,惰性气体型离子：离子的最外层电子结构与惰性气体原子相似，具有2个或8个电子。共有25种。离子半径一般较大，而极化性较小，易与O结合成以离子键为主的氧化物或含氧盐，特别是硅酸盐，构成地壳中大部分造岩矿物。又称为造岩元素或亲氧元素。,14,元素的离子类型,15,元素的离子类型,铜型离子：失去电子成为阳离子时，最外层电子层有18（或18+2）个电子，与Cu+相似。外层电子结构较稳定，除个别离子外，一般情况下不变价，或只在18和18+2两种构型间变化（如Pb4+、Pb2+）；离子半径小，外层电子多，极化性能很强，易与半径较大，易被极化的S2-结合生成以共价键为主的化合物，形成主要的金属矿物。又称为造矿元素或亲硫元素。,16,元素的离子类型,17,元素的离子类型,过渡型离子：失去电子成为阳离子时，最外层电子层为具有8-18个电子的过渡型结构离子的结合性质受环境的影响。如Fe在还原条件下，多与S结合，生成黄铁矿或白铁矿FeS2；当O的浓度很高时，便与O结合生成赤铁矿Fe2O3、磁铁矿Fe3O4、菱铁矿FeCO3。,18,元素的离子类型,离子半径与极化性质介于惰性气体型离子和铜型离子之间。最外层电子数愈接近8的离子，亲氧性愈强，易形成氧化物和含氧盐；最外层电子数愈接近18的离子，亲硫性愈强，易形成硫化物。离子的电价比较容易变化，如Fe2+、Fe3+以及Mn2+、Mn3+、Mn4+等都是常见的变价的过渡型离子。居于中间位置的Mn和Fe与O和S均可化合，如Fe可与S结合形成黄铁矿FeS2，又可与O结合形成赤铁矿Fe2O3。,19,元素的离子类型,20,二、矿物的化学成分及其可变性,单质：由同种元素的原子自相结合组成，如金刚石C，自然金Au等。,21,矿物的化学成分及其可变性,化合物：由两种或两种以上不同的化学元素的原子组成的。简单化合物：由一种阳离子和一种阴离子组成，如 石盐NaCl、方铅矿PbS。络合物：由一种阳离子和一种络阴离子组成，如方解石CaCO3、镁橄榄石MgSiO4。复化合物（复盐）：由两种以上阳离子与同种（络）阴离子组成，如黄铜矿CuFeS2、白云石CaMgCO32。,22,矿物的化学成分及其可变性,少数矿物的化学成分相当固定，其化学组成遵守物理化学分配定律定比定律和倍比定律，各组分间具严格的化合比，其化学组成可由理想化学式表示。如 水晶（SiO2）。,23,矿物的化学成分及其可变性,矿物的化学成分无论是单质还是化合物，并不是绝对不变的，通常都在一定的范围内有所变化。变化的原因:对晶质矿物而言，主要是元素的类质同象代替；对胶体矿物来说，主要是胶体水的变化和胶体的吸附作用。矿物中含有显微（或超显微）包裹体形式的机械混入物。非化学计量的矿物，化学组成不符合定比定律和倍比定律。,24,矿物的化学成分及其可变性,矿物晶体内部存在的某种晶格缺陷或结构上的不均匀性，使得一些矿物的化学成分表现出非化学计量性，即不符合定比定律。这些矿物属于非化学计量矿物。如方铁矿理想化学式为FeO，但实际成分为Fe1-xO，Fe的原子数略少于O原子数。因为方铁矿中部分Fe2+被Fe3+取代，为了保持晶体的电中性，晶格中便相应地形成了空位。,25,三、类质同象,类质同象isomorphism：矿物晶体在结晶过程中，结晶格子中的某种质点（原子、离子和分子）的位置，部分被介质中性质相似的他种质点所取代共同结晶形成均匀的单一相的混合晶体，取代前后除晶格常数略有变化外，键性和晶体结构型式不发生本质改变的现象。,26,类质同象,闪锌矿中Fe2+的含量对晶体常数及物理性质的影响,27,类质同象的概念,举例：闪锌矿ZnS Fe、Mn、Ga（镓）、In（铟）等常以类质同像形式替代Zn，使Zn：S1：1类质同象晶体犹如两种化学成分的晶体“混合”在一起形成的“混合晶体”，或者可理解为一种矿物晶体“溶解”于另一种矿物晶体之中。因此，类质同象矿物晶体又可称为固溶体crystalline solution。,？类质同象矿物与复化合物矿物的区别,28,类质同象的类型,分类依据:质点代替的数量比例完全类质同象：组分间能以任意比例相互替代组成混晶。不完全类质同象：两种组分间的替代量有一定的限度。闪锌矿：Fe2+可以替代部分Zn2+，但替代的量不能超过30.8%.,29,类质同象的类型,橄榄石的完全类质同象：Mg2SiO4(Mg,Fe)2SiO4(Fe,Mg)2SiO4 Fe2 SiO4镁橄榄石 铁镁橄榄石 镁铁橄榄石 铁橄榄石这一系列混晶称为一个完全类质同象系列。两端的组分-端元组分由端元组成构成的矿物-端元矿物。,30,类质同象的类型,分类依据：晶格中相互替代的离子的电价是否相等等价类质同象：相互替代的离子的电价相等。橄榄石中，Fe2+对Mg2+的替代。异价类质同象：相互替代的离子的电价不等。斜长石(CaAl2Si2O8)中，Ca2+和 Na+之间的替代，同时还有Al3+和Si4+之间的替代。,31,类质同象的类型,元素周期表中，从左上方到右下方的对角线方向上的元素的离子容易发生异价类质同象。,异价类质同象替换的对角线法则,32,影响类质同象代替的因素,内因相似的原子或离子半径相互替换的离子的总电价应相等离子类型和键性必须相同代替后有较多能量放出晶体结构特征外因温度组分浓度压力,33,影响类质同象代替的因素,相似的原子或离子半径保持晶体结构的稳定（R1-R2）/R2 25%40%在高温条件下可形成不完全类质同象，在低温条件下不能形成类质同象。,34,影响类质同象代替的因素,条纹长石-高温下完全混融的钾长石和钠长石，在温度降低时发生固溶体分解的结果。,35,影响类质同象代替的因素,相互替换的离子的总电价应相等保持晶格的静电平衡。离子类型和键性必须相同离子间结合的键性和离子的外层电子构型密切相关。惰性气体型离子在结合时一般形成离子键，铜型离子则常形成共价键。离子类型不同不易互相代替。,36,影响类质同象代替的因素,Ca2+和Hg2+半径分别为1.08和1.10，但彼此不能相互代替。Si4+和Al3+属同型离子，（R1-R2）/R2=38%，但在硅酸盐矿物的晶格中，Al3+代Si4+的类质同象替代十分广泛。,37,影响类质同象代替的因素,温度：温度的升高有利于类质同像的形成。一些在常温下不能形成类质同象或只能形成不完全类质同象的，在高温下可形成类质同象或完全类质同象。随温度的降低，固溶体会发生分解或出熔。钾长石中的K+在660以上，可以被Na+任意代替，形成完全类质同象；500时最多能代替20%；200时，代替不超过5%。,38,影响类质同象代替的因素,组分浓度：当某种矿物从溶液或熔体中结晶时，如果介质中某一组分的浓度不足，可由介质中性质相似的其它组分“顶替”，从而形成类质同像。-补偿类质同象complementary isomorphism 如磷灰石Ca5PO43(F,Cl)形成时，如介质中Ca2+的浓度不足，介质中的Sr2+(锶）、Na+等离子就可代替Ca2+进入晶格，占据Ca2+的位置，形成类质同象。一些稀有分散元素常可形成类质同象混入物，往往与此有关。,39,研究类质同象的意义,类质同象矿物的物理性质与类质同象混入物的类型及含量有关。-可根据矿物物理性质大致推断其化学组成。类质同象的形成受物理化学条件的制约。-可根据类质同像推断矿物形成时的物理化学条件。,40,研究类质同象的意义,大部分稀有元素不能形成独立矿物，而主要以类质同象形式存在于与它性质相似的元素组成的矿物中。-指导找矿和矿产资源的综合利用。如闪锌矿中的Cd（镉）、In、Ga，辉钼矿中的Re（铼），锆石中的Hf（铪）。,41,四、胶体矿物的成分,胶体矿物：以水为分散媒、以固相为分散相的水胶凝体而形成的非晶质或超显微的隐晶质矿物。如蛋白石、大多数粘土矿物。,42,胶体矿物的成分,43,四、胶体矿物的成分,滨海地带形成的赤铁矿、硬锰矿等，岩石风化壳中的铝土矿、褐铁矿、孔雀石，以及氧化带潜水面以下形成的辉铜矿都是胶体作用的产物，有时还可形成大规模的矿床。,44,五、矿物中的水,分类依据：水在矿物中的存在形式及在矿物晶体结构中所起的作用。吸附水结晶水结构水沸石水层间水,参加晶体构成或与矿物晶体结构关系较密切,不参加晶体构成，与矿物晶体无关,45,吸附水,存在形式：中性水分子，机械吸附于矿物颗粒外表面或孔隙中。特点：不参加组成矿物晶格；随环境温度、湿度和压力变化而改变。例子：包裹在粘土矿物颗粒表面的薄膜水及充填在矿物粒间孔隙内的毛细管水。脱失温度：温度达110时，基本全部脱失，但胶体矿物中的吸附水脱失温度较高，一般达100250。,46,胶体水,胶体水：吸附水的一种特殊类型，是水胶凝体中的水，作为分散媒，凭借微弱的结合力依附在胶体分散相的表面。胶体水是胶体矿物固有的特征，计入矿物的化学组成，但含量变化大。如蛋白石SiO2nH2O n表示水的含量不固定，达1%-34%。,47,结晶水,存在形式：中性水分子特点：参与构成矿物晶体结构；数量固定，遵守定比定律。例子：石膏 CaSO4.2H2O脱失温度：200500 或更高（受晶格束缚）结晶水脱失后，矿物晶体结构被破坏，形成新的结构。,CaSO4.2H2O CaSO4.1/2H2O CaSO4 石膏 半水石膏 硬石膏,80-120,150,热重-差热分析,48,结构水,存在形式：OH-、H+或H3O+特点：参与构成矿物晶体结构，有确定的含量比。例子：高岭石 Al4Si4O10(OH)8脱失温度：6001000 或更高（结合强度比结晶水高）脱水后，结构被完全破坏，生成新的矿物。,49,沸石水,存在形式：中性水分子，存在于沸石矿物的宽大的空腔和通道中。例子：钠沸石特点：介于吸附水和结晶水之间；在晶体结构中占据确定的位置；含量有一上限；随环境温度增高或湿度减小，沸石水通过结构通道逸失，但不引起晶体结构变化；部分脱水的沸石，在潮湿环境中又可从外界吸收水分。,50,沸石水,假如把沸石比作旅馆，那么1立方微米的这种“超级旅馆”内竟有100万个“房间”！这些房间能根据“旅客”（分子和离子）的高矮、胖瘦、不同自动开门或挡驾。根据沸石的这一特性，人们用它来筛选分子，获得很好的效果。,51,层间水,存在形式：中性水分子，存在于某些层状硅酸盐矿物结构单元层之间。特点：介于结晶水和吸附水之间，含量不定；当温度和压力升高时，层间水逐渐逸失。例子：蒙脱石脱失温度：常压下110 层间水脱失后，相邻结构单元层之间的距离减少，但晶格不被破坏；已脱失层间水的层状硅酸盐进行潮湿环境，又可重新得到层间水，并使晶体结构膨胀。,52,层间水,53,六、矿物的化学式,矿物的化学式：按照一定的原则，用元素符号及其他辅助符号表示矿物化学组成特征的式子。分类实验式：只表示矿物中各组成数量比的化学式。如白云母 H2KAl3Si3O12 或 K2O3Al2O36SiO22H2O结构式：又称晶体化学式，既能反映矿物中各组分的数量比例，又能反映组分之间的结合关系。白云母 KAl2(Si3Al)O10(OH)2,54,矿物的化学式,结构式的书写规则：阳离子写在化学式的最前面，复盐的阳离子依碱性由强至弱的顺序排列。如白云石 CaMgCO32。阴离子或络阴离子写在阳离子后面，络阴离子用方括号括起来；如正长石KAlSi3O8。附加阴离子一般写在主要阴离子或络阴离子的后面。如磷灰石 Ca5PO43(F,Cl)。,55,矿物的化学式,含水化合物的水分子（指结晶水、沸石水、层间水和胶体水）的写法：写在化学式的最后面，并用圆点把它与矿物中的其它组分分开。如石膏：CaSO4.2H2O；蛋白石：SiO2.nH2O或SiO2.aq。有类质同像取代关系的离子用圆括号括起来，相互间以逗号分开，含量较多的元素一般写在前面，如铁闪锌矿(Zn,Fe)S。,56,第二节 矿物的晶体化学,P72,矿物晶体,外形,理化性质,晶体结构,化学组成,晶体化学,57,矿物的晶体化学,晶体化学：研究晶体的化学组成和晶体结构之间的关系，从而进一步阐明晶体的形态、性质及成因的科学。晶体内部的质点作为原子、离子来考虑。晶体化学可解释矿物在外形和理化性质等方面的特点，以及元素在地球上分布、迁移、聚集和分散的规律等。,58,主要内容,原子和离子半径及离子的极化（自学）球体的最紧密堆积原理配位数和配位多面体（自学）化学键和晶格类型同质多像有序和无序结构（自学）,59,二、球体的最紧密堆积原理,把原子和离子看成是具有一定半径的球体来考虑。因为在离子键和金属键的晶体结构中，离子键和金属键是没有方向性的，核外电子云的分布是球形，可以作为球形来考虑。在晶体结构中，原子和离子相结合时，尽可能互相靠近，使离子或原子之间的作用力达到平衡，形成最紧密堆积，以达到内能最小，使晶体结构趋于最稳定的状态。所以对于离子键和金属键的晶体结构，可以用球体最紧密堆积原理来研究。,60,等径球体的最紧密堆积,单层堆积只有一种堆积方式 每个球周围有6个球与之相接触两种空隙孔隙1和孔隙2等效,61,等径球体的最紧密堆积,两层堆积第二层球可位于孔隙1或孔隙2上孔隙1和孔隙2等效-只有一种排列方式。两种空隙：连续贯穿两层球的空隙；未贯穿两层球的空隙。,2,62,等径球体的最紧密堆积,三层堆积：第一种：第三层球堆积在第二层上未贯穿两层球体的空隙上，即第三层球的空间位置与第一层球重复。堆积层的重复规律：ABABAB,63,等径球体的最紧密堆积,六方最紧密堆积：球在空间的分布与空间格子中的六方底心格子一致，如金属锌。,六方最紧密堆积及六方底心格子,64,等径球体的最紧密堆积,第二种：第三层球堆积在第二层上贯穿两层的空隙上，其位置与第一、第二层都不重复。重复规律：ABCABC,65,66,等径球体的最紧密堆积,立方最紧密堆积：球在空间分布与立方面心格子相一致，如自然铜、自然金。,立方最紧密堆积及立方面心格子,67,等径球体的最紧密堆积,六方最紧密堆积和四方最紧密堆积是晶体结构中最基本也是最常见的堆积形式。此外，还可出现ABCBABCB 等四层、五层、六层重复一次以及更复杂的堆积方式。在等大球体的最紧密堆积中，球体之间必有空隙存在。据计算，空隙占堆积体体积的25.95%。,68,等径球体的最紧密堆积,由同种化学组分形成的晶体，如果其晶体结构中基本结构层相同，但重复方式有所不同时，这样的一些晶体结构便构成了所谓的多型现象。2H石墨 ABAB3R石墨 ABCABC,69,不等径球的最紧密堆积,看成是大球作最紧密堆积，而小球充填于其中的空隙中。适用于离子晶体的晶体结构。如NaCl，Cl-的半径为1.81，Na+的半径为1.02，可视为Cl-作立方最紧密堆积，Na+充填所有八面体空隙。,70,不等径球的最紧密堆积,如果阳离子稍大于空隙，当阳离子充填后，会将形成空隙的阴离子略撑开些。在这种情况下，阴离子只能作近似的最紧密堆积，或可能出现某种形式的变形。如金红石（TiO2），O2-作近似的立方最紧密堆积，Ti4+充填在畸变的八面体空隙中。,71,四、化学键和晶格类型,化学键：晶体结构中，各个质点彼此相互结合而维系在一起的作用力。基本的化学键：离子键共价键金属键分子键具有不同化学键的晶体，在晶体结构、物理性质和化学性质上都有很大的差异。,72,化学键和晶格类型,根据晶体中占主导地位的化学键特征，晶体结构可划分为以下几种晶格类型：离子晶格原子晶格金属晶格分子晶格,73,离子键和离子晶格,键性：离子键，由阳离子和阴离子靠静电引力相互联系。特点：无方向性，无饱和性；键力一般较强。晶体结构：正、负离子尽量相间分布，排列作最紧密堆积。晶体性质：折射率和反射率低、透明或半透明、非金属光泽；导电性很差；硬度和熔点有很大的变化范围。典型实例：石盐 NaCl、萤石 CaF2,74,共价键和原子晶格,化学键：共价键，中性原子以共用电子对的方式形成。特点：原子只能在一定方向相结合，有方向性和饱和性；键力一般很强。晶体结构：非最紧密堆积晶体性质：较大的硬度和较高的熔点；不导电；透明至半透明，非金属光泽。典型实例：金刚石 C,75,金属键和金属晶格,化学键：金属键，金属阳离子被弥散的自由电子结合形成。特点：不具方向性和饱和性；键力一般不强。晶体结构：常作等大球体最紧密堆积。晶体性质：电和热的良导体；不透明，反射率高，金属光泽，有延展性；硬度一般较小。典型实例：自然铜 Cu、自然金 Au,76,分子键和分子晶格,化学键：分子内部的原子之间为共价键，分子间为分子键。特点：无方向性，无饱和性；键力一般较弱。晶体结构：作为结构单元的分子不呈球形，结构单位的堆积形式多样。晶体性质：熔点较低，较易挥发，硬度较小，热膨胀率大，可压缩性大；大部分不导电，热导率小，透明或半透明，非金属光泽。典型实例：自然硫 S,77,化学键和晶格类型,单键型晶格：在晶体结构中只存在一种键力，如金、金刚石，石盐。多键型晶格：晶体结构中存在多种键型，如方解石CaCO3：C-O间以共价键为主，Ca-O间以离子键为主。根据主要键性确定晶格类型：方解石-离子晶格,78,五、同质多象,同质多象polymorphism：化学成分相同的物质，在不同的热力学条件下，形成晶体结构、形态和物理性质上互不相同的晶体的现象。由此形成的相同物质成分的不同矿物称为同质多象变体。C-石墨和金刚石TiO2-金红石、锐钛矿和板钛矿CaCO3-方解石和文石SiO2-石英和-石英,79,同质多象,同质多象现象只限于不同结构的晶体间，不包括非晶质、气体和液体。按变体的种属不同可分为同质二象，同质三象，也可简单泛称为同质多象。,80,金刚石和石墨特征对比,81,同质多象转变,任何一种同质多象变化变体都有一定的稳定范围，当环境条件改变到超出某种变体的稳定范围时，就会引起晶体结构的变化，使一种同质多像变体在固态条件下转变成另一种变体，这个过程被称为同质多象转变。,82,同质多象转变,分类依据：转变的关系单变性转变：过程迟缓，且只在升温过程中发生，降温时不发生相应的可逆反应。因而在较高温度下为稳定的变体，在降低温度下可以以稳定形态继续保存下来。双变性转变：转变可逆，过程较快,83,石英同质多象变体的稳定范围,84,同质多象转变,分类依据：变体间的结构变化移位式转变：结构差异小，不涉及键的破坏和重建，仅是结构中原子或离子的位置的移动和键角的变化。一般速度较快且可逆。如-石英和-石英，转变时，只是Si-O-Si的连线偏转了13重建式转变：晶体结构发生重大改变，破坏了原有的键型，并发生重组。需要相当高的活化能。转变缓慢且不可逆。5-6万大气压，10002000 石墨 金刚石 铁、钴、镍,85,同质多象转变,移位性和重建性转变示意图,86,同质多象的研究意义,同质多象与形成时的外界条件有密切关系可根据变体的出现推测矿物形成时的物理化学条件。有些变体间发生转变的温度一般较固定可用作地质温度计，推测该变体所存在的地质体的形成温度。工业上利用同质多象变体的转变规律，改造矿物的晶体结构，以获得所需要的矿物原料，如利用石墨制造人造金刚石。,87,第三节 矿物的形态,P85形态是矿物最醒目的外观特征之一。影响因素：内因-矿物的化学成分和内部结构外因-矿物形成时的外部环境研究意义：鉴定矿物研究成因指导找矿利用矿物资源,88,矿物的形态,矿物的单体形态矿物的集合体形态,89,矿物的单体形态,矿物的单体形态-矿物单晶体的形态-晶质矿物矿物单体形态矿物晶体结晶习性晶面花纹,90,矿物的单体形态,结晶习性crystal habit：在一定环境条件下结晶形成的同种矿物晶体，总是有着一致的特定结晶形态和形态特征，简称晶习或晶癖。分类依据：晶体在三维空间的发育程度一向延长型二向延展型三向等长型,91,矿物的单体形态,一向延长型：晶体沿一个方向特别发育，呈柱状、针状和纤维状等。如石英、角闪石等。,92,矿物的单体形态,二向延展型：晶体沿两个方向相对更发育，呈板状、片状、鳞片状和叶片状等，如石墨、云母等。,93,矿物的单体形态,三向等长型：晶体沿三个方向发育大致相等，呈粒状或等轴状，如石盐、黄铁矿等。,94,矿物的单体形态,此外，还有一些过渡类型，如板柱状，厚板状、短柱状等。,95,矿物的单体形态,晶体习性是晶体的成分和结构，及生长环境的物理化学条件（包括温度、压力、组分浓度及介质的PH值和Eh值等）和空间条件的综合体现。具体规律：化学成分简单，结构对称程度高的晶体，一般呈等轴状。晶体常沿其内部结构中化学键强的方向发育，如具链状结构的矿物呈柱状、针状晶习，而层状结构的矿物则呈片状、鳞片状习性。外部因素是通过直接或间接地改变不同晶面间的相对生长速度而影响晶体习性的。,96,矿物的单体形态,举例：角闪石-链状硅酸盐-常沿链的方向发育成柱状、针状或纤维状。方解石由于生长温度不同，晶体可呈800多种形状。产于绿泥石片岩中的磁铁矿晶体通常呈完好的八面体晶形，产于花岗伟晶岩中的磁铁矿，则常表现为晶面上带有条纹的菱形十二面体。,角闪石,磁铁矿,97,矿物的单体形态,实际晶体的晶面并非理想平面，其上常会出现多种凹凸花纹，即晶面花纹。晶面条纹蚀像,98,矿物的单体形态,晶面条纹：由于不同单形的细窄晶面反复相聚、交替生长而在晶面上出现的一系列直线状平行条纹，也称聚形条纹。这是晶体的一种阶梯状生长现象，只见于晶面上，故又称生长条纹。,99,矿物的单体形态,几种常见矿物的晶面条纹a-石英；b-黄铁矿；c-电气石；d-刚玉,100,晶面条纹,101,二、矿物的集合体形态,矿物集合体：同种矿物的多个单体聚集在一起的整体。根据集合体中矿物颗粒大小，集合体形态分为三类：显晶集合体：肉眼或借助于放大镜可以看出晶体颗粒隐晶集合体：只在显微镜下可看出晶体颗粒胶态（准矿物）集合体：显微镜下也不能看出晶体颗粒,102,二、矿物的集合体形态,结晶质矿物的集合体形态主要取决于单体的形状和它们集合的方式。胶体准矿物的集合体形态与形成条件关系密切。,103,显晶质集合体形态,由于矿物晶体的结晶习性、颗粒大小及空间排列方式不同，显晶集合体有下列主要形态类型：粒状集合体：主要由三向等长的粒状晶体颗粒构成，可分为粗粒状（颗粒直径5mm）、中粒状（51mm）、细粒状（1mm）,粒状集合体,104,显晶质集合体形态,片状、板状、鳞片状集合体：主要由二向延长的片状、板状、鳞片状晶体颗粒构成,片板状集合体,105,显晶质集合体形态,柱状、针状、纤维状、放射状集合体：主要由一向延长的柱状、针状、纤维状晶体构成。,毛发状集合体,针状集合体,放射状集合体,棒状集合体,106,显晶质集合体形态,晶簇状集合体：以岩石的孔洞壁或裂隙壁为共同基底生长的单晶体群所组成的集合体。常见的有石英晶簇、方解石晶簇。,107,隐晶质和胶态集合体,隐晶及胶态集合体可由溶液直接结晶或胶体作用形成。胶体老化后常变成隐晶质，因此，隐晶集合体和胶态集合体形态有许多共同之处。由于胶体的表面张力作用，常使集合体趋向于球状，胶体老化后常变成隐晶质或显晶质，因而使球状体内部产生放射状构造。,108,隐晶质和胶态集合体,分类依据：生成方式分泌体结核体鲕粒及豆状体钟乳状体,109,隐晶质和胶态集合体,分泌体：球状或不规则形状空洞中由胶体或晶质自洞壁逐渐向中心沉淀充填而成。特点：中心常留有空腔，其中有时还长有晶簇；由于溶液的周期性沉淀，常出现同心环带状构造，各环带在成分和颜色上往往有所不同。分类-按直径大小晶腺体（1cm），如玛瑙杏仁体（1cm），如火山岩中杏仁体,110,隐晶质和胶态集合体,111,玛瑙,112,隐晶质和胶态集合体,特点：大小极不一致，从几毫米到几米甚至更大。多存在于沉积岩中，由胶体凝聚形成。结核体内部构造有放射状、同心层状和致密块状等。常形成结核体的矿物有方解石、磷灰石、蛋白石、黄铁矿等。,结核体：物质围绕某一中心自内向外生长而成的一呈球状、透镜状、瘤状等形态的矿物集合体。,113,结核,结核体生长顺序,114,隐晶质和胶态集合体,鲕状及豆状集合体形状、大小如同鱼卵的颗粒所组成的集合体，称为鲕状集合体。形状、大小如豆者称豆状集合体。成因：由胶体物质围绕悬浮状态的细砂粒、矿物碎片、有机质碎屑或气泡等层层凝聚而成并沉积于水底。特点：外形呈圆球形或卵圆形 具同心层状内部构造,115,隐晶质和胶态集合体,豆状集合体,鲕状集合体,116,隐晶质和胶态集合体,钟乳状集合体：在洞穴或空隙中，从同一基底向外逐层生长而形成的呈圆锥、圆柱等形状的隐晶质矿物集合体。成因：通常由溶液或胶体在较宽敞空间经蒸发结晶或凝固，逐层堆积而成。特点：内部常见同心层状、放射状构造,117,隐晶质和胶态集合体,一般将形状与常见的物体类比而给予不同的名称，如：肾状-大至数厘米，腰果状葡萄状-小于2cm，半球状钟乳状-附着于洞穴顶部下垂生长石笋-溶液滴落到洞穴底部自下而上生长石柱-石钟乳和石笋连接起来,118,葡萄状集合体,肾状集合体,钟乳状集合体,119,钟乳状,葡萄状,肾状,120,矿物的集合体形态,土状集合体：矿物呈细粉末状较疏松地聚集成不规则块体。粉末状集合体：矿物呈粉末状散附在其他矿物或岩石表面上。被膜状及皮壳状集合体：矿物呈薄层状沉淀在其他矿物或岩石表面上，当厚度略大时称皮壳状集合体。其中，可溶性盐类矿物的被膜称盐华。块状或致密状集合体：显晶或隐晶矿物聚集成不规则块体，显晶矿物的晶粒界限无法用肉眼看清。,121,土状集合体,被膜状集合体：,被膜状集合体,块状集合体,122,矿物的集合体形态,矿物集合体描述注意事项：要记住矿物集合体指的是同一种矿物单体的不规则集合体形态。对于显晶质集合体，首先要圈定单体并且判断单体的结晶习性。单体形态确定后，可按其晶体习性及集合方式描述显晶质集合体形态。对隐晶质与胶态集合体形态来说，既要描述其外表形态，又要注意其内部结构形态。,123,124,思考题,元素的离子类型有几种？什么是类质同象？可分为哪些类型？请举例说明。影响类质同象的主要因素有哪些？矿物中的水有哪几种形式？各自的特点是什么？请举例说明。三层球体的最紧密堆积有哪几种形式？四种晶格类型中，哪些类型的结构中质点趋向于最紧密堆积，哪些类型不作紧密堆积？原因何在？何谓同质多像？请举例说明。什么是结晶习性？请举例说明。分泌体和结核体在成因上有哪些不同？,